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Clés : Analyse Stockage Electricité Energies renouvelables - 8 min. de lecture

Portée par une nouvelle technologie chinoise, le lithium fer phosphate (LFP), 30% moins cher que le NMC (nickel manganèse cobalt) des véhicules électriques et moins sujet à l'emballement thermique, la batterie s'impose dans le stockage stationnaire d'électricité. Un succès qui pourrait interroger certains projets nucléaires.
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© Engie
Fin novembre, Engie a mis en service la première moitié d'une unité de stockage batteries de 400 MW/800 MWh à Vilvorde en Belgique.

L’heure de la batterie a sonné. Pièce maîtresse du véhicule électrique, elle s’installe aussi dans les réseaux électriques, et devient, avec le câble, l'équipement le plus stratégique pour la sortie des énergies fossiles. En Chine, aux États-Unis, et même en France, des rangées de conteneurs emplis de batteries lithium-ion servent désormais à stocker l’électricité, et à décaler la production de la consommation. De quoi rebattre les cartes de la transition énergétique ? Le 21 novembre, à Vilvorde, en Belgique, Engie a mis en service avec un peu d'avance un système de stockage batteries de 4 heures de 200 MW/800MWh. «Les batteries sont en train de devenir l'une des technologies les plus importantes du XXIe siècle», prévient Fatih Birol, le directeur de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), dans une tribune parue dans le Financial Times le 30 octobre.

Avec une densité énergétique doublée en 10 ans, couplée à des économies d’échelle et un apprentissage des méthodes de production industrielle qui ont fait chuter les prix de 90% depuis 2010, «les gains de performance pour une technologie jeune, née en 1991, sont vertigineux. On arrive dans la zone où les batteries deviennent compétitives pour différentes applications», observe le spécialiste des technologies vertes Greg de Temmerman. Dans la mobilité, la peur du manque d’autonomie s’est presque envolée. Et le prix moyen d’un pack de batteries pour une voiture électrique est tombé en dessous de 100 dollars américains par kilowattheure ($/kWh), seuil clé pour rivaliser en termes de coût avec les modèles thermiques, indique l’AIE. Au niveau de la cellule, les prix atteignent désormais 57 $/kWh selon le cabinet Benchmark Mineral. Un chiffre que peu pensaient atteignable il y a quelques années, et qui ouvre des perspectives… et des incertitudes.
De plus en plus compétitives
Les chiffres parlent d’eux mêmes. Selon BloombergNEF, le coût de possession des projets solaires, ou coût de production, baisse de 2% par an et devrait passer de 35 €/MWh en 2025 à 25 €/MWh d’ici 2035. Le stockage d’énergie devrait lui chuter de 93 €/MWh à 53 €/kWh dans le même temps, soit près de la moitié de son coût actuel. Des coûts auxquels il ne faut pas oublier d’ajouter des coûts réseaux, qui varient suivant les pays. Au total, un système complet de stockage de batteries, électronique de gestion et installation inclus ou BESS (Battery Energy Storage System) se paie 165 $ par kWh en 2024, en baisse de 40% par rapport à l’année précédente. Pour mémoire, dans les batteries, on parle de puissance installée instantanée en kW, et en fonction de la durée de stockage, de deux à quatre heures, de la puissance restituable en kWh.

Plus rien n'arrête leur développement. Environ 130 gigawatts (GW) de stockage par batterie devraient être ajoutés aux réseaux électriques mondiaux cette année. C'est nettement plus que la quantité maximale d'énergie produite à partir de gaz naturel ajoutée en une seule année, observe le directeur de l’AIE dans sa tribune. Depuis 2019, la puissance installée de BESS dans le monde a été multipliée par 14. Et on ne parle plus d'adosser quelques dizaines de mégawatts (MW) de batteries à des parcs solaires, mais de méga batteries de plusieurs centaines de MW. C’est la Chine qui tire le marché avec 42 % de la demande en 2024 et près de 50% en 2025. En septembre, elle annonçait un plan pour presque tripler ses capacités d’ici à 2027 en ajoutant 180 GW au 100 déjà installés dans le pays.

Ce boom des batteries bouleverse la transition énergétique. «Le couple solaire et photovoltaïque fonctionne très bien et fait bouger le système énergétique à grande vitesse ! L’idée qu’on ne peut pas stocker de l’électricité est de moins en moins vraie. Et si d’autres types de batteries arrivent, avec des durées de stockage plus longues, les équations économiques peuvent changer rapidement», pointe Greg de Temmerman. En Californie, elles permettent déjà de décaler la surproduction solaire de la journée vers les besoins du soir. Longtemps négligés dans ses politiques publiques européens, concentrées sur le soutien aux énergies renouvelables, les batteries sont désormais soutenues, notamment au Royaume Uni et en Belgique. Pour baisser le prix de son électricité, l’Italie a lancé un appel d’offres pour 10 GWh de stockage sur 15 ans, qui va coûter 2 milliards d’euros. La France, qui mise surtout sur le stockage hydraulique avec ses 5 GW de stations de transfert d’eau par pompage (STEP) et sur la possibilité de modulation de son parc nucléaire pour amortir la production renouvelable, attend. Mais RTE annonce avoir 13 GW de demande de raccordement de batteries en attente.
Meilleures alliées du solaire...
Les batteries li-ion pourraient-elles aussi remettre en question la construction de nouvelles centrales nucléaires ? Certains le pensent. «Le stockage va devenir une des très grandes applications des batteries, pour éviter d’ajouter une centrale nucléaire de plus, juste pour les pics de consommation, alors que des batteries suffisent», avance Christophe Pillot, directeur du cabinet Avicenne Energy. Cet été, le cabinet Ember a façonné le concept de "baseload solar", pour parler des zones ensoleillées où un mix de photovoltaïque et de batteries suffirait à répondre aux besoins électriques 97% du temps. Autrement dit, en associant à grande échelle panneaux photovoltaïques et BESS, on peut utiliser aux heures de pointes la production solaire de la mi-journée lorsque la consommation est faible. Et ainsi éviter les épisodes de prix négatifs sur les marchés de l’électricité, qui se multiplient dans les régions qui n’ont pas accompagné le développement des énergies renouvelables, notamment photovoltaïque, d'investissements de flexibilité dans les réseaux.

Ce taux de 97% n’est, il est vrai, valable qu’au Texas, voire à Oman où il peut grimper à 99% ou en Afrique du Sud (95%). Mais il chute à 88% en Espagne, à 74% à Wuhan en Chine et à 62% aux Royaume-Uni. Qu’importe, un peu partout, la réalité est la même. Le coût actualisé de l'électricité produite à partir de l'énergie solaire et du stockage est désormais le plus bas de toutes les sources d'énergie disponibles. Pour autant, les batteries n’ont pas réponse à tout. Même dans les géographies les plus favorables, «l’hyperpointe pose encore question», reconnaît Greg de Temmerman, en référence à ces rares périodes de forts besoins où les renouvelables ne sont pas au rendez-vous et où des centrales, souvent thermiques, voire le nucléaire, doivent assurer l’approvisionnement.

Et attention à ne pas fragiliser le réseau. Pour maintenir la fréquence stable, à 50 Hz en Europe, les gestionnaires de réseau expliquent avoir besoin de machines tournantes (les turbines des centrales thermiques ou nucléaires, et de leur inertie, dite pilotable). Or «les autres sources de production dites “non pilotable” ont une fréquence gérée avec un onduleur, une fréquence électronique qui a des seuils et pas d’amortisseurs, explique un syndicaliste d’EDF. Les batteries. C’est la même chose, c’est une fréquence électronique, sans amortisseur.»
...Qui questionnent le petit nucléaire
L’intérêt des batteries «dépend aussi des géographies. En France, le nouveau nucléaire a encore un avantage économique si on prend en compte le coût total du système», commente l’expert des technologies vertes, qui rappelle aussi que l’atome a l’avantage de produire de l’électricité, là où «au bout d’un moment la multiplication des batteries pose la question de comment les charger». Problème : «les décisions autour du nucléaire doivent être prises maintenant, alors qu’on ne sait pas quelles technologies seront là dans 10-20 ans. Cela suppose de faire le pari que de grosses unités comme les centrales seront encore nécessaires», prévient Greg Temmerman.

Une incertitude qui complique l’avenir de l’atome, notamment des porteurs de projets de petites centrales (SMR) qui ne savent pas si elles seront compétitives. Elles risquent de voir leurs débouchés grignotés par le couple batteries et panneaux solaires, notamment dans les pays du Sud. Un problème pour des start-up dont le modèle économique repose en grande partie sur la capacité à fournir de nombreuses unités pour bénéficier d’économies d’échelle.

C’est aussi vrai pour les projets de petit nucléaire innovant ou d’AMR (nucléaire modulaire avancé) destinés à la cogénération (électricité et chaleur), ou à la production de chaleur industrielle. Longtemps cantonnées aux labos, des batteries au sable, en argile, en céramique cuite, capables de stocker plusieurs mois les électrons verts des renouvelables sous forme de chaleur à haute température arrivent sur le marché. Elles sont développées par des start-up comme l’américaine Rondo Energy, la finlandaise Polar Night ou la française Epyr. Les Chinois installent également d'immenses batteries gravitaires. De quoi concurrencer les projets de petits réacteurs nucléaires des français Calogena, Jimmy et EDF avec le Nuward 2, ou du finlandais Steady Energy, sur le marché après 2030, la question se pose. Elle se pose aussi pour les réacteurs avance à neutrons rapides qui visent la production de chaleur, comme celui de Blue Capsule, qui arriveront encore plus tard.
Elles restent dépendantes de la Chine
Autre ombre au tableau, toutes les batteries li-ion fer phosphate (LFP), 30% moins chères et moins sujettes à l’emballement thermique, qui ont supplanté les batteries nickel Cobalt dans les BESS, sont 100% chinoises. «Un tel niveau de concentration crée des risques considérables. Et l'importance des batteries dans un large éventail de secteurs signifie que ces risques dépassent le cadre de l'énergie», alerte Fatih Birol. Centrales dans l’énergie et le transport, la batterie joue aussi un rôle grandissant dans les technologies de défense telles que les drones et les satellites, dans les centres de données IA pour garantir un approvisionnement électrique ininterrompu et, de plus en plus, dans les robots IA utilisés dans la logistique et la fabrication.

La mainmise de la Chine sur les batteries doit-elle freiner les investissements en Europe au titre de la souveraineté énergétique et pour ne pas créer une nouvelle dépendance ? Pas forcément. «Une fois qu’on aura les batteries en Europe, on ne va pas les envoyer en Asie pour les réimporter. En achetant des batteries, on achète de la matière recyclable en même temps, et peut-être que cela changera la donne», espère Mathieu Lassagne, le PDG de l’opérateur renouvelables ZE Energy, pionnier du stockage en Métropole. À l’Europe de développer intelligemment la collecte de ses déchets batteries et à investir dans des outils de recyclage versatile.

Aurélie Barbaux, avec Nathan Mann

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